그림 1: NREL(National Renewable Energy Laboratory) 연구원 Tim Silverman과 Nicole Luna가 Flatirons School District의 태양광 발전 시스템에 연결된 PLatypus에서 생성된 데이터를 살펴보고 있습니다.
인류가 직면한 거대한 기후 변화 문제를 해결하려면 수많은 태양광 발전소를 건설해야 합니다. 이러한 발전소는 저렴하고 깨끗한 전기를 생산할 수 있지만 장기적으로 안정적으로 작동할 수 있는 경우에만 가능합니다.
이것이 바로 미국 에너지부 산하 국립재생에너지연구소(NREL)의 수석 과학자인 Tim Silverman과 동료들이 현장에서 눈에 보이지 않는 은밀한 문제를 감지하도록 설계된 카메라 시스템인 오리너구리 시스템을 사용하여 기존 태양전지의 문제를 감지하는 이유입니다. 광전지 모듈.
오리너구리 시스템은 빛이 더 긴 파장에서 흡수되고 다시 방출될 때 발생하는 광발광을 이미지화합니다. 태양전지는 광발광을 나타내며, 재방출되는 빛이 강할수록 태양전지의 품질이 좋아집니다.
“혹독한 우박으로 인해 태양전지 내부가 터지면 우리 눈으로는 그 균열을 볼 수 없습니다.” Silverman은 "그러나 균열은 빛을 생성하지 않는 방식으로 전하 캐리어가 재결합하는 경향이 있는 두 개의 새로운 인터페이스를 생성합니다. 결과적으로 광발광 사진을 찍을 때 균열이 존재하는 영역이 주변보다 더 어둡게 나타납니다. 영역."
축광 이미지 생성
광발광 이미지를 만들기 위해 연구진은 단색광을 태양광 패널에 비추고 카메라를 사용하여 다시 방출되는 빛을 수집했습니다. 햇빛을 피하려면 밤에 이 작업을 수행하는 것이 가장 좋습니다.
Silverman은 "광발광 강도는 입사광보다 훨씬 어둡기 때문에 많은 빛을 방출하고 파장 이동 후에 반환되는 소량의 빛을 수집할 수 있는 시스템을 설계해야 했습니다."라고 말했습니다.
이미지에 원시 빛이 나타나는 것을 방지하려면 강력한 LED, 민감한 카메라 및 필터가 필요합니다. Silverman은 "오랫동안 이것은 실험실에서 수행된 소규모 측정이었습니다. 그러나 다행스럽게도 주요 장치가 확보됨에 따라 더 좋고 저렴해지면서 태양전지의 광발광 강도가 더 강해졌고, 이를 통해 오늘날 대규모로 저렴한 비용으로 이 작업을 수행할 수 있게 되었습니다."
대부분의 태양광 발전소가 잘 작동한다는 사실에도 불구하고 연구원들은 태양광 패널에서 보이지 않는 결함을 감지하도록 PLAtypus 도구를 설계했습니다.
Silverman은 "저는 항상 광발광 이미징을 연구실에서 사용되는 전문 기술로 생각했습니다. 그러다가 제 친구인 Will Hobbs가 인터넷에서 주문한 제품을 가지고 자신의 차고에서 이를 수행했는데 정말 놀랐습니다. 우리는 우리가 적용할 수 있다는 것을 깨달았습니다. 실제 발전소에서 사용하기 위해 차고에 있는 장치입니다."
사진 그림 2: 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory) 연구원 Tim Silverman, Nicole Luna, Byron McDanold 및 Josh Parker는 Flatirons 캠퍼스의 광발전 시스템에서 오리너구리 시스템의 프로토타입을 테스트합니다.
연구원들에게 흥미로운 과제는 첫 번째 본격적인 시연 중간에 눈이 내리기 시작했다는 것입니다. Silverman과 동료들은 시연 일정을 쉽게 변경할 수 없었기 때문에 시연하면서 태양 전지판에서 눈을 치워야 했습니다. . 그들의 개념 증명 프로토타입은 눈에 강한 것으로 입증되었습니다.
"우리 기술이 실현 가능하고 비용과 시스템 복잡성이 합리적이라는 것을 프로토타입 제작을 통해 입증한 개념 증명입니다." Silverman은 "하지만 현재로서는 일상적으로 사용하기에는 사용자 친화적인 도구가 아닙니다. 향후 프로젝트에서는 새 버전을 제작할 예정입니다. 그런 다음 사람들은 Platypus를 사용하여 스스로 확인할 수 있으므로 걱정할 필요가 없습니다. 발전소에 보이지 않는, 눈에 보이지 않는 피해가 있는지."
